Single-Cell Atlas Reveals Fatty Acid Metabolites Regulate the Functional Heterogeneity of Mesenchymal Stem Cells

间充质干细胞 生物 脂肪生成 细胞生物学 干细胞 丁酸盐 细胞分化 造血干细胞 造血 生物化学 发酵 基因
作者
Jiayi Xie,Qi Lou,Yunxin Zeng,Yingying Liang,Siyu Xie,Quanhui Xu,Lisha Yuan,Jin Wang,Linjia Jiang,Lisha Mou,Dongjun Lin,Meng Zhao
出处
期刊:Frontiers in Cell and Developmental Biology [Frontiers Media SA]
卷期号:9 被引量:10
标识
DOI:10.3389/fcell.2021.653308
摘要

Bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) are widely used clinically due to their versatile roles in multipotency, immunomodulation, and hematopoietic stem cell (HSC) niche function. However, cellular heterogeneity limits MSCs in the consistency and efficacy of their clinical applications. Metabolism regulates stem cell function and fate decision; however, how metabolites regulate the functional heterogeneity of MSCs remains elusive. Here, using single-cell RNA sequencing, we discovered that fatty acid pathways are involved in the regulation of lineage commitment and functional heterogeneity of MSCs. Functional assays showed that a fatty acid metabolite, butyrate, suppressed the self-renewal, adipogenesis, and osteogenesis differentiation potential of MSCs with increased apoptosis. Conversely, butyrate supplement significantly promoted HSC niche factor expression in MSCs, which suggests that butyrate supplement may provide a therapeutic approach to enhance their HSC niche function. Overall, our work demonstrates that metabolites are essential to regulate the functional heterogeneity of MSCs.

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